Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trường trung học phổ thông Tương Dương 2 thông qua dạy học chủ đề Tạo và nuôi tinh thể theo giáo dục STEM khi học bài chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình – Vật lý 10

Chia sẻ: Buctranhdo Buctranhdo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của sáng kiến là nâng cao năng lực tổ chức dạy học theo giáo dục STEM; phát huy tính tích cực, tự lực, phát triển năng lực tự học và hướng nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết dưới đây để nắm nội dung của sáng kiến kinh nghiệm!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trường trung học phổ thông Tương Dương 2 thông qua dạy học chủ đề Tạo và nuôi tinh thể theo giáo dục STEM khi học bài chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình – Vật lý 10

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHO HỌC SINH TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TƯƠNG DƯƠNG 2 THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “TẠO VÀ NUÔI TINH THỂ” VẬT LÝ 10 THEO GIÁO DỤC STEM BỘ MÔN: VẬT LÝ
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT TƯƠNG DƯƠNG 2 =====*===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHO HỌC SINH TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TƯƠNG DƯƠNG 2 THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “TẠO VÀ NUÔI TINH THỂ” VẬT LÝ 10 THEO GIÁO DỤC STEM BỘ MÔN: VẬT LÝ Họ và tên giáo viên : Phan Thị Thu Hiền Tổ bộ môn : Tổ Toán, Lý, Tin, CN Năm thực hiện : 2020 Số điện thoại : 0976 165 468
MỤC LỤC Trang MỤC LỤC ............................................................................................................. 1 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG SÁNG KIẾN ................................. 3 PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................ 4 1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................... 4 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 5 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu....................................................................... 5 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................................... 6 5. Thời gian nghiên cứu.......................................................................................... 6 6. Đóng góp mới của đề tài..................................................................................... 6 7. Cấu trúc đề tài .................................................................................................... 6 PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................. 7 1. Cơ sở lý luận về năng lực tự học ...................................................................... 7 1.1.Khái niệm tự học .............................................................................................. 7 1.2.Khái niệm năng lực tự học................................................................................ 7 1.3.Biểu hiện của năng lực tự học của học sinh...................................................... 7 2. Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông .......................... 7 2.1.Khái niệm về giáo dục STEM ........................................................................... 7 2.2.Dạy học chủ đề theo giáo dục STEM trong trường trung học ........................... 8 2.3.Quy trình xây dựng bài học STEM ................................................................... 9 2.4.Tiến trình tổ chức dạy học STEM trong trường trung học ................................ 9 3. Cơ sở thực tiễn của dạy học môn vật lý theo định hướng STEM ở một số trường trung học phổ thông ............................................................................ 10 3.1.Thực trạng tổ chức dạy học môn vật lý theo định hướng STEM nhằm phát triển NLTH của học sinh ở trường THPT trên địa bàn miền núi huyện Tương Dương ....................................................................................................................... 10 3.2.Thực trạng và nguyên nhân về dạy học vật lý ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NLTH của học sinh ...................................... 15 4. Biện pháp phát triển năng lực tự học của học sinh thông qua dạy học chủ đề vật lý THPT theo giáo dục STEM ........................................................................ 17 4.1.Động cơ hóa hoạt động học tập của học sinh ................................................. 17 4.2.Quy trình hướng dẫn học sinh tự học ............................................................. 17 1
4.3.Tổ chức cho học sinh làm việc theo nhóm kết hợp với thảo luận lớp .............. 18 4.4.Hướng dẫn HS chọn lọc tư liệu, tình huống liên quan đến nội dung bài học qua các kênh thông tin đại chúng hoặc qua thực tế đời sống phù hợp với môn học ....................................................................................................................... 18 4.6.Tạo môi trường sư phạm thuận lợi ................................................................. 19 4.7.Xây dựng ý thức tự học ................................................................................... 20 5. Tổ chức dạy học chủ đề “Tạo và nuôi tinh thế” vật lý 10 THPT theo giáo dục STEM ............................................................................................................. 21 5.1.Lí do chọn chủ đề ........................................................................................... 21 5.2.Mục tiêu của chủ đề ....................................................................................... 21 5.3.Phương pháp tổ chức dạy học trong chủ đề.................................................... 21 5.4.Kiến thức STEM trong chủ đề ........................................................................ 21 5.5.Xây dựng bộ câu hỏi định hướng .................................................................... 21 5.6.Xây dựng lịch trình đánh giá .......................................................................... 22 5.7.Nội dung học tập theo chủ đề STEM............................................................... 22 5.8.Chuẩn bị phương tiện, thiết bị hỗ trợ, định hướng nguyên vật liệu ................. 22 5.9.Dự kiến thời gian và địa điểm ........................................................................ 25 5.10. Định hướng tìm kiếm nguồn thông tin trên internet .................................. 26 5.11. Xây dựng chỉ tiêu dự án ........................................................................... 26 5.12. Thiết kế hoạt động học tập ....................................................................... 26 6. Kết quả thực hiện sáng kiến............................................................................ 37 PHẦN III. KẾT LUẬN ........................................................................................ 40 1. Ý nghĩa của đề tài ........................................................................................... 40 2. Hướng mở của đề tài ...................................................................................... 40 3. Một số kiến nghị............................................................................................. 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 42 PHẦN PHỤ LỤC ................................................................................................. 43 Phụ lục 01: Phiếu khảo sát giáo viên .................................................................... 43 Phụ lục 02: Phiếu khảo sát ý kiến học sinh ........................................................... 48 Phụ lục 03: Đề kiểm tra 30 phút ........................................................................... 52 Phụ lục 04: Đường link minh họa cho sáng kiến .................................................. 56 2
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG SÁNG KIẾN TT Viết đầy đủ Viết tắt 1 Học sinh HS 2 Giáo viên GV 3 Năng lực tự học NLTH 4 Trung học phổ thông THPT 5 Giáo dục phổ thông GDPT 6 Phương pháp dạy học PPDH 3
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Trường trung học phổ thông Tương Dương 2 đóng trên địa bàn miền núi kinh tế đặc biệt khó khăn, học sinh (HS) chủ yếu là dân tộc thiểu số và đầu vào rất thấp (chỉ cần nộp hồ sơ là vào học) hổng kiến thức ở các lớp dưới dẫn đến khả năng học tập của các em hạn chế. Hầu hết các em chưa có phương pháp học tập phù hợp, chưa tích cực trong việc tìm tòi nghiên cứu bài học, chưa tự nghiên cứu, tự học nên chưa phát triển các năng lực, đặc biệt là năng lực tự học (NLTH). Mà tự học có vai trò rất quan trọng không chỉ trong giáo dục nhà trường mà cả trong đời sống thực tiễn của mỗi cá nhân. Ngoài việc nâng cao kết quả học tập, tự học còn tạo cho người học cơ hội phát triển và rèn luyện khả năng hoạt động độc lập, sáng tạo và học tập suốt đời. Trong thời đại cách mạng 4.0 khoa học kĩ thuật phát triển nhanh chóng nhà trường và giáo viên (GV) không còn là nguồn cung cấp thông tin duy nhất để đáp ứng hết nhu cầu của người học cũng như đòi hỏi ngày càng cao của xã hội. Bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh là công việc rất quan trọng. Chương trình giáo dục 2018 đã xây dựng theo hướng phát triển phẩm chất và năng lực của người học trong đó năng lực tự học là một trong những năng lực chung thuộc mục tiêu giáo dục hiện đại. Việc đổi mới giáo dục trong đó đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) theo định hướng nhận thức của học sinh và bồi dưỡng phương pháp học tập mà trọng tâm là tự học để họ tự học suốt đời. Dạy học chủ yếu là dạy cách học, dạy cách tư duy, dạy phương pháp tự học. Giúp học sinh thay đổi triệt để quan niệm và phương pháp học tập phù hợp với yêu cầu mới từ đó phát triển năng lực tự học của bản thân. Thủ tướng Chính phủ đã có Chỉ thị số 16/CT-TTg. Trong đó, việc đưa giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông (GDPT). HS được giáo dục STEM không những nâng cao được kiến thức về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học một cách vượt trội, mà còn phát triển cho HS các năng lực, trong đó năng lực tự học là một trong những năng lực quan trọng mà giáo dục cần chú trọng đào tạo và phát triển. Theo Thông tư số 32/2018/TTBGDĐT ngày 26/12/2018 của Bộ trưởng Bộ GD- ĐT về việc Ban hành Chương trình giáo dục phổ thông, trong đó nêu rõ: “Giáo dục khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình thành và phát triển năng lực khoa học tự nhiên qua quan sát và thực nghiệm, vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề và sáng tạo trong cuộc sống; đồng thời cùng với các môn Toán, Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Tin học thực hiện giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới và được quan tâm thích đáng trong đổi mới giáo dục phổ thông của Việt Nam”. 4
Theo công văn số 1769/SGD&ĐT – GDTrH ngày 04 tháng 9 năm 2020 của sở giáo dục và đào tạo về việc hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ năm học 2020 - 2021 “Thực hiện hiệu quả các hình thức dạy học giáo dục theo định hướng phát triển năng lực học sinh. Đẩy mạnh triển khai giáo dục STEM trong giáo dục trung học. Tăng cường giao cho học sinh tự nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo để tiếp nhận và vận dụng kiến thức, dành nhiều thời gian trên lớp để học sinh báo cáo, thuyết trình, thảo luận, luyện tập, thực hành, bảo vệ kết quả tự học của mình”. Vật lí với đặc thù là bộ môn khoa học thực nghiệm có tính công nghệ và kỹ thuật, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, thực hành nên yêu cầu mới đối với giáo viên (GV) Vật lí và HS phải thay đổi phương pháp, hình thức dạy và học; trong đó, dạy học Vật lí theo định hướng giáo dục STEM là một trong những hình thức dạy học hiệu quả góp phần nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực của HS. Giáo dục STEM có khả năng thúc đẩy HS học tập và tham gia vào các hoạt động học tập của nhóm và hình thành, phát triển cho HS các kĩ năng và năng lực tự học (NLTH) để có thể giải quyết những tình huống trong cuộc sống. Do vậy, việc tổ chức dạy học Vật lí theo định hướng giáo dục STEM là cần thiết giúp phát triển năng lực tự học của HS trong quá trình học tập. Trong đó dạy học theo dự án là phương pháp ứng dụng thích hợp, có hiệu quả trong môi trường giáo dục trường học. Trong chương trình Vật lý lớp 10, khi dạy về chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình thuộc chương chất rắn và sự chuyển thể các em rất hào hứng khi được làm dự án “tạo và nuôi tinh thể”, từ việc tự đọc sách giáo khoa, tìm kiếm nguồn tư liệu trên internet, tìm kiếm kiến thức môn Hóa Học đến việc tự làm ra các chất rắn kết tinh, sáng tạo các sản phẩm từ tinh thể, các em đã hiểu được cấu trúc tinh thể và đặc tính của các chất rắn, tự liên hệ bài học và áp dụng ngay vào cuộc sống. Tôi nhận thấy với phương pháp học tập này mang lại hiệu quả học tập lớn, kích thích niềm say mê khoa học, phát triển được năng lực tự học của học sinh. Trên tinh thần đó, bản thân tôi cùng với các giáo viên trong nhóm vật lý, trường THPT Tương Dương 2. Đã tiến hành nghiên cứu và viết đề tài: Bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trường trung học phổ thông Tương Dương 2 thông qua dạy học chủ đề “Tạo và nuôi tinh thể” theo giáo dục STEM khi học bài chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình – vật lý 10 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đối với giáo viên: Nâng cao năng lực tổ chức dạy học theo giáo dục STEM. - Đối với học sinh: Phát huy tính tích cực, tự lực, phát triển năng lực tự học và hướng nghiệp. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: HS lớp 10 trường THPT Tương Dương 2. 5
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học vật lí 10 ở trường THPT Tương Dương 2. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Cơ sở lí luận và thực tiễn về việc tổ chức cho học sinh THPT miền núi tham gia dự án theo giáo dục STEM. - Điều tra thực trạng về tổ chức các hoạt động dạy học theo giáo dục STEM trong các trường THPT Miền núi theo hướng phát triển năng lực tự học. - Biện pháp phát triển năng lực tự học của học sinh thông qua dạy học chủ đề vật lý THPT theo giáo dục STEM - Quy trình, thiết kế, tổ chức cho học sinh THPT Miền núi tham gia dự án án giáo dục STEM theo hướng phát triển năng lực tự học. - Tổ chức thực nghiệm để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài nghiên cứu. 5. Thời gian nghiên cứu - Từ tháng 6/2018 đến tháng 10/2018 hình thành ý tưởng - Từ tháng 11/2018 đến tháng 1/2021 nghiên cứu và thử nghiệm. - Từ tháng 1 /2021 đến tháng 3/2021 viết thành đề tài. 6. Đóng góp mới của đề tài - Điều tra, phân tích thực trạng về môi trường, xã hội, gia đình của học sinh ở các trường THPT trên huyện miền núi Tương Dương. - Làm rõ cơ sở lí luận và thực tiễn về việc tổ chức cho học sinh THPT Miền núi tham gia dự án theo giáo dục STEM. - Đề xuất biện pháp phát triển năng lực tự học của học sinh thông qua dạy học chủ đề vật lý THPT theo giáo dục STEM - Đề xuất quy trình, thiết kế, tổ chức cho học sinh THPT Miền núi tham gia dự án giáo dục STEM theo hướng phát triển năng lực tự học. -Thiết kế, xây dựng chủ đề “tạo và nuôi tinh thể” vật lý 10 theo giáo dục STEM nhằm hướng phát triển năng lực tự học và hướng nghiệp. 7. Cấu trúc đề tài Gồm 53 trang: Phần I: Đặt vấn đề (3 trang); Phần II: Nội dung nghiên cứu (33 trang), bao gồm: 1. Cơ sở lí luận về năng lực tự học (1 trang); 2. Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông (3 trang); 3. Cơ sở thực tiễn của dạy học môn vật lý theo định hướng STEM ở một số trường THPT (7 trang); 4. Biện pháp phát triển năng lực tự học của HS thông qua dạy học chủ đề vật lý THPT theo giáo dục STEM (4 trang); 5. Tổ chức dạy học chủ đề “Tạo và nuôi tinh thể” vật lý 10 THPT theo giáo dục STEM (16 trang); 6. Kết quả thực hiện sáng kiến (2 trang); Phần III. Kết luận (2 trang); Tài liệu tham khảo (1 trang). Phụ lục (14 trang) 6
PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở lý luận về năng lực tự học 1.1. Khái niệm tự học Tự học là quá trình người học tự thực hiện các nhiệm vụ học tập để chiếm lĩnh tri thức khoa học, rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo. Tự học có thể diễn ra cả ở trên lớp và ngoài lớp học, theo hoặc không theo chương trình và sách giáo khoa đã được ban hành. Đó là một hoạt động mang tính tích cực, chủ động, tự giác nhằm đạt được mục tiêu học tập của người học. 1.2. Khái niệm năng lực tự học Năng lực tự học là khả năng xác định được nhiệm vụ học tập một cách tự giác, chủ động; tự đặt được mục tiêu học tập để đòi hỏi sự nỗ lực phấn đấu thực hiện; thực hiện các phương pháp học tập hiệu quả; điều chỉnh những sai sót, hạn chế của bản thân khi thực hiện các nhiệm vụ học tập thông qua tự đánh giá hoặc lời góp ý của giáo viên, bạn bè; chủ động tìm kiếm sự hỗ trợ khi gặp khó khăn trong học tập. 1.3. Biểu hiện của năng lực tự học của học sinh Khi nghiên cứu về vấn đề tự học của học sinh trong trường phổ thông đã xác định năng lực tự học có những biểu hiện: Thái độ khi tự học: Chịu trách nhiệm với việc học tập của bản thân. Dám đối mặt với những thách thức, muốn được thay đổi và mong muốn được học. Tính cách khi tự học: Có động cơ học tập, chủ động thể hiện kết quả học tập. Tự nhận ra và điều chỉnh các sai sót, hạn chế của bản thân. Luôn hoạt động có mục đích, thích học và kiên trì. Kỉ năng khi tự học: Hình thành cách học riêng của bản thân, đánh giá và điểu chỉnh được kế hoạch học tập. Đánh giá và lựa chọn được nguồn tài liệu phù hợp với mục đích và nhiệm vụ học tập khác nhau. Ghi chép thông tin bằng các hình thức phù hợp, thuận lợi cho việc ghi nhớ, sử dụng, bổ sung khi cần thiết. 2. Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông 2.1. Khái niệm về giáo dục STEM STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học). Giáo dục STEM về bản chất được hiểu trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra các sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Đối với giáo dục STEM, các kiến thức khoa học, toán học, công nghệ và kĩ thuật không chỉ được dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà được 7
vận dụng nhằm giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống. Việc làm này đem lại hai tác dụng lớn. Một là giúp cho trải nghiệm học tập của HS trở nên thú vị hơn, tạo động lực thúc đẩy các em hứng thú với việc học tập và nghiên cứu khoa học, công nghệ. Hai là gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng cũng như các tổ chức thông qua những vấn đề mang tính toàn cầu (ô nhiễm không khí, hiệu ứng nhà kính…). Sự gắn kết đa dạng các thành phần giáo dục, tạo thành một hệ sinh thái giáo dục, sẽ là một trong những chìa khóa giúp nuôi dưỡng và đào tạo những thế hệ công dân toàn cầu có kiến thức và kỹ năng, đặc biệt là tư duy sáng tạo trong thời đại mới. Như vậy giáo dục STEM là một phạm trù rộng và liên quan đến nhiều lĩnh vực với hai đặc điểm nổi bật là tính tích hợp liên môn và hoạt động thực hành gắn với lí thuyết. Với giáo dục STEM, HS có thể học để lập trình điều khiển, chế tạo robot nhưng cũng có thể đơn giản là chế tạo ra những sản phẩm phục vụ đời sống. Qua đó cho thấy việc dạy và học STEM không nhất thiết cần điều kiện cơ sở vật chất, công nghệ hiện đại mà hoàn toàn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai bài dạy của GV. 2.2. Dạy học chủ đề theo giáo dục STEM trong trường trung học Dạy học chủ đề theo giáo dục STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thông. Trong quá trình dạy học, GV tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra những sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn, phát triển kỹ năng và tư duy HS. Dạy học chủ đề theo giáo dục STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động thực hành, làm việc nhóm. - Góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông 2018. - Phát triển kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS phổ thông thông qua ứng dụng STEM, nhằm: + Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán. + Biết vận dụng kiến thức các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. + Có thể đề xuất các vấn đề thực tiễn mới phát sinh và giải pháp giải quyết các vấn đề đó trong thực tiễn. - Phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh như năng lực tự học,… - Định hướng nghề nghiệp cho học sinh. - Hướng tới giải quyết vấn đề trong thực tiễn. 8
- Hướng tới việc học sinh vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết. - Định hướng thực hành, nghề nghiệp. - Khuyến khích làm việc nhóm giữa các học sinh. Giáo dục STEM có thể phân theo các loại hình như sau: - Phân loại theo mục tiêu: STEM phát triển năng lực; STEM hướng nghiệp; STEM phát triển thói quen tư duy kĩ thuật. - Phân loại theo nội dung: STEM khuyết; STEM đầy đủ - Phân loại theo phương pháp dạy học: Tự chế tạo sản phẩm đơn giản; Thực hành STEM; Dự án STEM; Các gameshow về STEM. - Phân loại theo địa điểm: STEM trong lớp học; Câu lạc bộ STEM; Trung tâm STEM; Trải nghiệm thực tế STEM. - Phân loại theo phương tiện: STEM tái chế; STEM robotic; STEM trong phòng thí nghiệm 2.3.Quy trình xây dựng bài học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn… để lựa chọn chủ đề bài học. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi lựa chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học. Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị và giải pháp giải quyết vấn đề Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết (sản phẩm cần chế tạo) cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp, sản phẩm. Các tiêu chí này phải hướng tới việc định hướng quá trình học tập và vận dụng kiến thức nền của HS chứ không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất. Bước 4: Thiết kế tiến trình tố chức hoạt động Tiến trình tổ chức hoạt động học được thiết kế theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực với 5 hoạt động học. Mỗi hoạt động được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành. Các hoạt động này có thể được tổ chức cả trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng). 2.4.Tiến trình tổ chức dạy học STEM trong trường trung học Mỗi bài học STEM thường được tổ chức theo 5 hoạt động như sau: 9
Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV. HS phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi HS hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn, GV và HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi và tối ưu. Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. 3. Cơ sở thực tiễn của dạy học môn vật lý theo định hướng STEM ở một số trường trung học phổ thông 3.1. Thực trạng tổ chức dạy học môn vật lý theo định hướng STEM nhằm phát triển NLTH của học sinh ở trường THPT trên địa bàn miền núi huyện Tương Dương Hiện nay, tại huyện miền núi Tương Dương việc giáo dục STEM đã và đang được đưa vào chương trình hoạt động chính khóa của Nhà trường. Từ năm học 2018 – 2019, các trường THPT tại Huyện Tương Dương, như Trường THPT Tương Dương 1, THPT Tương Dương 2 đã thành lập các câu lạc bộ STEM. Nhà trường xây dựng nhiều chuyên đề dạy học STEM, bước đầu đưa vào giảng dạy có hiệu quả ở các môn học. 10
Thực tế triển khai cho thấy, giáo dục STEM được tổ chức trong nhà trường thường tập trung qua các hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục STEM, sinh hoạt câu lạc bộ STEM, các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, ngày hội STEM…. Qua đây cho thấy, giáo dục STEM đã có được những kết quả bước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho việc áp dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM một cách đại trà. Tuy nhiên, theo điều tra ở một số trường phổ thông trên ở huyện Tương Dương, thực tế triển khai vẫn còn gặp nhiều khó khăn, bất cập. Để tiến hành tìm hiểu về thực trạng dạy học STEM trong dạy học Vật lý ở trường THPT tôi đã tiến hành khảo sát bằng phiếu điều tra kết hợp với phỏng vấn đối với GV và HS với mục đích thu thập thông tin, phân tích khó khăn, thuận lợi của thực trạng dạy học STEM môn Vật lý ở trường phổ thông. Nội dung khảo sát: Tìm hiểu nhận thức, hiểu biết, quá trình tổ chức dạy học STEM môn Vật lý để phát triển năng lực tự học của học sinh của các GV ở các trường THPT. Đối tượng khảo sát: 20 GV dạy các bộ môn KHTN và Toán, Công nghệ ở 2 trường THPT: Tương Dương 1, Tương Dương 2 và 130 HS trường THPT Tương Dương 2. Thời gian khảo sát: Từ tháng 9/2019 đến tháng 12/2020. Phiếu khảo sát GV và HS (có trong Phụ lục kèm theo). Sau khi thu thập, phân tích, tổng hợp qua các phiếu điều tra, kết quả cho thấy như sau: 1. Tầm quan trọng của tổ chức dạy học các chủ đề STEM vật lý đối với HS Biểu đồ nhận thức của GV Quan trọng 35% Bình thường Rất quan trọng 10% 55% Không quan trọng 0% Hình 1: Thống kê nhận thức của GV về tầm quan trọng của tổ chức dạy học các chủ đề STEM vật lý đối với HS 11
Biểu đồ nhận thức của HS Rất quan trọng 59% Quan trọng 35% Bình thường 6% Không quan trọng 0% Hình 2: Thống kê nhận thức của HS về tầm quan trọng của tổ chức dạy học các chủ đề STEM vật lý đối với HS Kết quả điều tra chứng tỏ đa số GV và HS đã hiểu được tầm quan trọng của NLTH trong giai đoạn hiện nay 2. Mức độ cần thiết để phát triển NL tự học cho HS thông qua dạy học chủ đề STEM Biểu đồ nhận thức của GV Rất cần thiết Cần thiết 40% 50% Không cần thiết 10% Hình 3: Thống kê nhận thức của GV về sự cần thiết phát triển NLTH 12
3. Nhận thức của HS về vấn đề tự học Nhận thức của HS về vấn đề tự học Không quan trọng 11% Rất quan trọng Quan trọng 50% 39% Hình 4: Thống kê nhận thức của HS về vấn đề tự học Qua kết quả thống kê ta thấy được, cả GV và HS đa số đều thấy được mức độ rất cần thiết và cần thiết để phát triển NLTH thông qua dạy học chủ đề STEM. 4. Mức hứng thú của HS khi tham gia học tập chủ đề STEM vật lý Biểu đồ đánh giá của GV về mức độ hứng thú của HS Hứng thú Bình thường Không hứng 15% 10% thú 5% Rất hứng thú 70% Hình 5: Thống kê đánh giá của GV về mức độ hứng thú của học sinh khi tham gia học tập chủ đề STEM vật lý 13
Biểu đồ đánh giá của HS về mức độ hứng thú khi học Hứng thú 28% Bình thường 8% Không hứng thú Rất hứng thú 2% 62% Hình 6: Thống kê tự đánh giá của HS về mức độ hứng thú khi tham gia học tập chủ đề STEM vật lý Từ biểu đồ ta đã đánh giá được: hầu hết HS rất hứng thú và hứng thú khi tham gia học tập chủ đề STEM vật lý. 5. Đánh giá của GV về mức độ NLHT của HS Đánh giá của GV về mức độ NLTH Thấp 65% Trung bình 20% Cao Rât cao 10% 5% Hình 7: Thống kê đánh giá chung của GV về mức độ NLTH của HS Kết quả cho thấy, NLTH của HS đang ở mức trung bình và thấp, nên cần có biện pháp để phát triển năng lực tự học của HS. 14
Qua việc phỏng vấn trực tiếp GV và HS, tôi thấy GV và HS có những quan điểm khác nhau khi nhận định về NLTH: GV cho rằng: HS chỉ tự học khi yêu cầu và bị bắt buộc. GV mong muốn HS chủ động hơn trong các hoạt động học tập. HS cho rằng: các em vẫn tự học trong quá trình học tập khi có nhu cầu. Tuy nhiên vẫn còn nhiều bạn chưa có ý thức về việc tự học của bản thân . 6. Mức độ hướng dẫn HS tự học Bảng 1.1. Kết quả mức độ hướng dẫn HS tự học Thường xuyên Thỉnh thoảng Chưa bao giờ GV 60% 30% 10% HS 50% 39% 11% 7. Mức độ tổ chức học tập theo chủ đề STEM trong giờ học vật lý Bảng 1.2. Kết quả mức độ tổ chức học tập theo chủ đề STEM trong giờ học vật lý Thường xuyên Thỉnh thoảng Chưa bao giờ GV 33% 58% 9% HS 35% 55% 10% Từ bảng thống kê 1.1 và 1.2, cả GV và HS đều đã tổ chức dạy học chủ đề STEM và hướng dẫn HS tự học nhưng số HS và GV thấy rằng: thỉnh thoảng và chưa bao giờ khi tổ chức dạy học STEM và hướng dẫn HS tự học với tỉ lệ tương đối lớn. 3.2. Thực trạng và nguyên nhân về dạy học vật lý ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NLTH của học sinh  Về phía GV Phần lớn GV chưa có nhận thức đầy đủ về giáo dục STEM và có những hướng suy nghĩ giáo dục STEM cao xa, khó thực hiện. GV THPT được đào tạo đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai dạy học theo hướng liên ngành như giáo dục STEM. Bên cạnh đó, GV còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có sự phối hợp tốt giữa GV các bộ môn trong dạy học STEM. Việc đổi mới phương pháp dạy học không được thực hiện một cách triệt để, vẫn còn nặng về phương pháp truyền thống, có đổi mới nhưng chỉ dừng lại ở hình thức, chưa đi vào thực chất nhằm giúp khai thác kiến thức có chiều sâu. Việc vận dụng phương pháp dạy học để phát triển năng lực cho HS trong môn học còn hạn chế. GV chỉ dành một phần thời gian cho hoạt động STEM (ngoại khóa, hoạt động ngoài giờ lên lớp hoặc một số tiết tự chọn) là chủ yếu. 15
GV chưa dành nhiều thời gian để cho HS tự học, tự nghiên cứu, hướng dẫn học sinh tự học. GV chưa dành nhiều thời gian trên lớp để học sinh báo cáo, thuyết trình, thảo luận, luyện tập, thực hành, bảo vệ kết quả tự học của mình.  Về phía HS HS ở đây chủ yếu là HS vùng sâu, vùng xa, HS dân tộc thiểu số chiếm 70% nên việc tiếp cận tìm tòi thông tin phục vụ cho việc học còn hạn chế. Hầu hết các em chưa có phương pháp học tập phù hợp, chưa tích cực trong việc tìm tòi nghiên cứu bài học nên chưa phát triển các năng lực. Trình độ HS không đồng đều, HS chưa hứng thú với môn học, năng lực của học sinh còn hạn chế nên GV dạy gì thì các em học cái ấy. Một số HS mất kiến thức gốc nên việc học của các em bị hạn chế, đặc biệt là khả năng tự học. Tính thụ động ở HS, HS lười suy nghĩ, đọc sách, ôn bài ở nhà, chỉ đợi đến giờ lên lớp là vào học. Một số HS thuộc gia đình khó khăn nên phải dành thời gian làm việc phụ giúp gia đình nên không có thời gian tự học.  Hình thức kiểm tra, đánh giá và nội dung chương trình Hình thức kiểm tra, đánh giá hiện nay vẫn còn là rào cản. Cụ thể là kì thi trung học phổ thông quốc gia được tổ chức theo hình thức làm bài thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kĩ năng. Trong khi kiểm tra, đánh giá theo mô hình giáo dục STEM là đánh giá thông qua sản phẩm, đánh giá quá trình. Vì vậy trên thực tế, việc triển khai giáo dục STEM vẫn phải hạn chế ở các lớp cuối cấp để dành thời gian cho em ôn thi. Nội dung chương trình còn nặng nề về kiến thức, chưa gắn với thực tiễn cuộc sống. Do phải học nhiều môn nên không có thời gian cho việc tự học.  Cơ sở vật chất, trang thiết bị Chưa có phòng học STEM riêng, trong khi phòng thực hành bộ môn chưa phù hợp để HS có không gian hoạt động, làm việc nhóm, nghiên cứu, thí nghiệm cũng là một khó khăn. Sĩ số mỗi lớp học quá đông cũng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới phương pháp dạy học của GV. Trên cơ sở phân tích các nguyên nhân, khó khăn đã đề cập ở trên, chúng tôi thấy muốn tổ chức dạy học STEM có hiệu quả, thành công việc đầu tiên GV phải dành nhiều thời gian đọc, nghiên cứu, tìm hiểu về các tài liệu chuyên sâu STEM. Từ đó, căn cứ vào điều kiều kiện dạy học cụ thể ở mỗi nhà trường thực hiện các hoạt động chuyên môn: trao đổi ý kiến với đồng nghiệp, thống nhất xây dựng các chủ đề STEM của mỗi phân môn, tổ chức các hoạt động dạy học phù hợp. Không 16
nhất thiết đặt nặng vấn đề tạo ra các sản phẩm STEM phức tạp, có tính kĩ thuật cao mà điều quan trọng trong dạy học là tạo cho HS một thói quen thường xuyên ứng dụng các kiến thức lý thuyết, các nguyên lý đã học vào thực tiễn để quá trình học là một quá trình phát triển năng lực. Sau khi học được mỗi chủ đề STEM các em đạt được những phẩm chất, năng lực mà GV đã đề ra. Các sản phẩm STEM nên kích thích được sự tò mò, hứng thú trong quá trình học của HS. Từ đó phát triển năng lực tự học cho học sinh. Chúng tôi xin trình bày giải pháp thực hiện dưới đây. 4. Biện pháp phát triển năng lực tự học của học sinh thông qua dạy học chủ đề vật lý THPT theo giáo dục STEM 4.1. Động cơ hóa hoạt động học tập của học sinh Động cơ hóa hoạt động học tập của HS có vai trò tích cực đối với hiệu quả hoạt động học tập của HS. Trong quá trình dạy học người GV làm cho bộ não của HS luôn đặt trong tình trạng ham muốn hiểu biết, làm cho HS hứng thú khi học. Để làm được điều này GV cần phải: + Làm cho HS ý thức được là họ cần phải học, thấy được rằng mình thực sự đang thiếu tri thức mới, cảm nhận được sự thiếu hụt sẽ là một yếu tố kích thích HS tìm kiếm một sự cân đối mới, thỏa mãn nhu cầu tri thức của mình. + Phương pháp dạy của GV, phải khơi dậy ở người học một sự hứng thú thực sự, muốn làm điều này thì GV phải tạo ra được tình huống thực sự có ý nghĩa với HS, làm cho HS muốn tự mình tìm ra giải pháp để giải quyết vấn đề. 4.2. Quy trình hướng dẫn học sinh tự học Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập Nhiệm vụ học tập rõ ràng và phù hợp với khả năng của học sinh, thể hiện ở yêu cầu về sản phẩm mà học sinh phải hoàn thành khi thực hiện nhiệm vụ; hình thức giao nhiệm vụ sinh động, hấp dẫn, kích thích được hứng thú nhận thức của học sinh; đảm bảo cho tất cả học sinh tiếp nhận và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ. Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập Khuyến khích học sinh hợp tác với nhau khi thực hiện nhiệm vụ học tập; phát hiện kịp thời những khó khăn của học sinh và có biện pháp hỗ trợ phù hợp, hiệu quả; không có học sinh bị "bỏ quên". Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận Hình thức báo cáo phù hợp với nội dung học tập và kĩ thuật dạy học tích cực được sử dụng; khuyến khích cho học sinh trao đổi, thảo luận với nhau về nội dung học tập; xử lí những tình huống sư phạm nảy sinh một cách hợp lí. Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập 17
Nhận xét về quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh; phân tích, nhận xét, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ và những ý kiến thảo luận của học sinh; chính xác hóa các kiến thức mà học sinh đã học được thông qua hoạt động. 4.3. Tổ chức cho học sinh làm việc theo nhóm kết hợp với thảo luận lớp Tổ chức dạy học cho HS làm việc theo nhóm kết hợp với thảo luận toàn lớp là giải pháp nhằm bảo đảm quá trình học tập diễn ra tích cực và hiệu quả. Thông qua làm việc theo nhóm kết hợp với thảo luận toàn lớp làm cho việc học của HS trở nên mềm mại, linh hoạt, không máy móc, rập khuôn. Đồng thời sử dụng tối đa các nguồn lực dạy học và tạo không gian hoạt động đa dạng, dễ thayđổi, nâng cao khả năng hợp tác giữa GV với HS, giữa HS với HS. Với biện pháp này sẽ có tác dụng tạo môi trường học tập đa thông tin cho HS, tạo cơ hội giúp HS tự nghiên cứu, tự bộc lộ để thể hiện năng lực và kết quả nghiên cứu của cá nhân. Tự kiểm tra, đánh giá kết quả học tập và nghiên cứu, đồng thời có tác dụng giúp HS phát triển hài hòa nhân cách của mình. Thông qua môi trường học tập hợp tác, HS không chỉ học được tri thức, kinh nghiệm, thái độ mà còn học được các kỹ năng thực hành, kỹ năng hợp tác, cộng tác, học cách tương tác. Ngoài ra học tập theo nhóm kết hợp với thảo luận toàn lớp còn giúp HS phát triển ý thức làm việc tập thể, phát huy trí tuệ tập thể, phát huy tính tích cực học tập, năng lực tự học của HS như năng lực tổ chức, quản lý, tạo điều kiện để HS trải nghiệm thành công hay thất bại của mình. Như vậy, nhờ việc thảo luận giữa các thành viên trong nhóm kết hợp với việc thảo luận toàn lớp mà kiến thức thu được của HS bớt phần chủ quan, phiếm diện, làm tăng thêm tính khách quan, khoa học. Qua việc hợp tác giữa các HS mà kiến thức trở nên sâu sắc, bền vững, dễ nhớ. Nhờ không khí thảo luận sôi nổi, cởi mở nên những HS nhút nhát trở nên mạnh dạn hơn, các em học được cách trình bày ý kiến của mình, biết lắng nghe, có phê phán ý kiến của bạn, từ đó HS dễ hòa nhập, tạo cho các em sự tự tin, hứng thú trong học tập. Ngoài ra học tập theo nhóm kết hợp với thảo luận toàn lớp còn giúp các em phát triển ý thức làm việc tập thể, phát huy trí tuệ tập thể, phát huy tính tích cực học tập, năng lực tự học, năng lực tổ chức, quản lý, tự quản của HS. Tạo điều kiện để mỗi HS có cơ hội trải nghiệm thành công hay thất bại của bản thân mình để từ đó có những biện pháp khắc phục những hạn chế phát huy những những điểm mạnh vốn có. 4.4. Hướng dẫn HS chọn lọc tư liệu, tình huống liên quan đến nội dung bài học qua các kênh thông tin đại chúng hoặc qua thực tế đời sống phù hợp với môn học Nếu chúng ta chỉ căn cứ đơn thuần vào các số liệu trong SGK mà thiếu thông tin mới sẽ không thuyết phục được người học mà phải biết kết hợp với những kiến thức bổ trợ khác. Ngày nay, các điều kiện thông tin rất thuận lợi, HS rất thông minh, nhanh nhạy, nếu chúng ta biết tận dụng, khai thác sẽ là nguồn tư liệu phong phú và quý giá phục vụ cho quá trình dạy học. Vì vậy, tùy vào bài học cụ thể, mà GV khuyến khích, giao cho HS thu thập tài liệu, tình huống liên quan đến nội dung 18